KR20140018172A - 인쇄 헤드 노즐 평가 방법 - Google Patents

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KR20140018172A
KR20140018172A KR1020137004261A KR20137004261A KR20140018172A KR 20140018172 A KR20140018172 A KR 20140018172A KR 1020137004261 A KR1020137004261 A KR 1020137004261A KR 20137004261 A KR20137004261 A KR 20137004261A KR 20140018172 A KR20140018172 A KR 20140018172A
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엘리아후 엠. 크리츠만
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엑스제트 엘티디.
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Abstract

인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 수행을 평가하기 위한 방법은 기판의 표면 상에 검사 마크들을 인쇄하기 위해 다수의 노즐들의 각각을 반복되게 작동시키는 것을 포함하고, 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들 각각은 다른 시간에 인쇄된다. 각각의 노즐들을 반복되게 작동시키는 단계 동안 적어도 한번, 검사 마크들의 적어도 일부가 표면으로부터 소거된다. 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들은 노즐의 수행을 나타내는 특징을 위해 조사된다.

Description

인쇄 헤드 노즐 평가 방법{PRINTING HEAD NOZZLE EVALUATION}
본 발명은 인쇄 시스템들에 관련된다. 더 특히, 본 발명은 인쇄 헤드의 노즐들의 평가 방법에 관련된다.
인쇄된 문자 또는 그래픽들이 생산되기 위해 기판상에 잉크의 증착을 위해 원래 개발된 잉크젯 인쇄의 기술들은 추가적인 적용들에 적용되었다. 하나의 예시로서, 잉크젯 인쇄 기술들은 반도체 기판들의 표면상에 금속 전도성 물질을 증착하는 데 적용되었다. 따라서, 예를 들어, 잉크젯 인쇄 기술들은 태양광 전기 발전을 위한 광전셀들과 같이, 반도체-기반의 전자 디바이스들 상에 전기 연결들을 증착하는 데 적용될 수 있다.
잉크젯 인쇄기의 인쇄 헤드는 일반적으로 인쇄 유체(예를 들어, 잉크)가 분배될 수 있는 큰 다수의 노즐들을 포함한다. 노즐들은 일반적으로 일- 또는 이-차원의 배열의 형태로 배치된다. 노즐들의 배열은 일반적으로 정렬된 노즐들의 라인들 또는 열들을 포함한다.
잉크젯 인쇄 기술들의 적어도 일부 적용들을 위해, 배열의 노즐은 배열의 다른 노즐들과 정렬되도록 기대될 수 있다. 따라서, 적용 내에 사용되는 각각의 노즐은 적용 내에 사용되는 다른 노즐들에 의해 증착되는 인쇄 유체에 대해 특별한 공간적인 관계를 구비하는 인쇄 유체를 증착하도록 기대될 수 있다. 그러한 적용의 예시는 반도체의 표면상에 전도성 물질의 하나의 라인을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 라인의 전도성 물질이 바람직한 두께를 구비하기 위해, 인쇄 헤드 및 기판 사이에 상대 이동이 열의 노즐들의 배열에 평행한 방향에 있을 수 있다. 이동의 과정 동안, 열의 다수의 노즐들은 표면상에 동조화되는 방식으로 전도성 물질을 증착할 수 있다. 이동에 의해, 각각의 노즐에 의해 증착되는 물질은 전도성 물질의 인쇄된 라인의 형태로 될 수 있다. (제일 처음을 제외하고) 열의 각각의 노즐들이 이전에 증착된 라인들의 상부에 전도성 물질의 라인 또는 층을 증착하는 경우에는 이전 노즐들에 의해 증착되는 것으로 기대된다. 일관되게 그리고 정확하게 그렇게 하는 것에 대한 실패는 전도성 물질의 증착된 라인들의 품질을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은 일관되게 정렬된 방식으로 인쇄 적용의 일부로서 인쇄 헤드들이 물질을 증착하는 것을 보장하도록 인쇄 헤드의 노즐들의 평가 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 추가적인 목적은 재사용 가능한 기판을 사용하여 노즐들의 평가 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들 및 이점들은 부수하는 도면들을 검토하고 본 발명을 이해한 후에 명백해질 것이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따라, 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 수행을 평가하기 위한 방법이 제공되며, 방법은: 기판의 표면상에 검사 마크들을 인쇄하기 위해 다수의 노즐들의 각각을 반복되게 작동시키는 단계, 노즐에 의해 인쇄된 각각의 검사 마크들은 다른 시간에 인쇄됨; 각각의 노즐들을 반복되게 작동시키는 단계 동안 적어도 한번, 표면으로부터 검사 마크들의 적어도 일부를 소거하는 단계; 및 노즐의 수행을 나타내는 특징을 위해 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들을 조사하는 단계;를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 검사 마크들을 조사하는 단계는 각각의 검사 마크들의 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 조사하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 방법은 평가된 수행이 미리 정해진 기준과 일치한다면, 인쇄 적용에서 사용을 위해 선택된 인쇄 헤드의 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 다수의 노즐들 중 하나의 노즐을 수용하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 검사 마크들을 소거하는 단계는 표면에 대하여 와이퍼를 문지르는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 방법은 표면에 대하여 와이퍼를 문지르는 동안 표면 및 와이퍼 사이에 와이퍼 포일을 삽입하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 방법은 표면을 가열하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 기판 표면은 유리 또는 세라믹을 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 특징은 검사 마크의 위치 또는 검사 마크의 두께를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따라, 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 안정성을 평가하기 위한 방법이 더 제공되며, 방법은: 검사 마크들을 인쇄하기 위해 다수의 노즐들 각각을 반복되게 작동시키는 단계, 노즐에 의해 인쇄된 각각의 검사 마크들은 다른 시간에 인쇄됨; 및 노즐의 안정성을 결정하기 위해 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들을 비교하는 단계;를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 검사 마크들을 비교하는 단계는: 다수의 노즐들 중 하나의 노즐에 의해 인쇄된 각각의 검사 마크들의 이미지를 획득하는 단계; 및 노즐의 안정성의 결함을 나타내는 검사 마크들 사이의 차이를 탐지하기 위해 이미지들을 비교하는 단계;를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 방법은 결정된 안정성이 미리 정해진 기준과 일치한다면 인쇄 적용에서 사용을 위해 선택된 인쇄 헤드의 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 다수의 노즐들 중 하나의 노즐을 수용하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 방법은 각각의 노즐들을 반복되게 작동시키는 단계 동안 적어도 한 번 표면으로부터 검사 마크들의 적어도 일부를 소거하는 단계를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 검사 마크들을 비교하는 단계는 검사 마크들의 위치를 비교하거나 검사 마크들의 두께를 비교하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 따라, 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 수행을 평가하기 위한 시스템이 더 제공되며, 시스템은: 다수의 노즐들 각각에 의해 기판 표면 상에 인쇄된 검사 마크들의 이미지들을 획득하기 위한 촬상 디바이스; 획득된 이미지들의 특징들을 탐지하도록 구성된 프로세서, 특징들은 노즐의 수행을 나타냄; 및 기판 표면으로부터 검사 마크들을 소거하기 위한 소거 디바이스;를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 소거 디바이스는 와이퍼가 기판 표면에 대하여 문질러질 때 검사 마크들을 소거하기 위한 와이퍼를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 와이퍼가 기판 표면에 대하여 문질러질 때 와이퍼 포일이 와이퍼 및 기판 표면 사이에 삽입될 수 있도록 소거 디바이스는 와이퍼 포일을 분배하기 위한 분배기를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 와이퍼 포일은 종이를 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 와이퍼는 연마 물질에 의해 적어도 일부 둘러싸이는 탄력 있는 물질을 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 연마 물질은 플라스틱 섬유들을 포함한다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 시스템은 인쇄 헤드, 촬상 디바이스, 및 소거 디바이스 중 하나 이상에 기판 표면을 이송시키기 위한 이송 디바이스를 포함한다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
본 발명을 더 잘 이해하고 그것의 실질적인 적용들을 이해하기 위해, 다음의 도면들이 이하에 제공되며 참조된다. 도면들은 예시들로서만 주어지며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 유사한 구성요소들은 유사한 번호에 의해 나타내진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가를 위한 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 헤드 노즐 안정성을 위해 검사 마크들을 증착하는 것을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 기준을 개략적으로 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라, 재사용 가능한 기판을 사용하는 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른, 와이퍼의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 방법의 순서도이다.
다음의 상세한 설명에서, 많은 구체적인 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 발명이 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것은 당업자들에 의해 이해될 것이다. 다른 예시들, 공지된 방법들, 절차들, 구성요소들, 모듈들, 유닛들 및/또는 회로들은 본 발명을 이해하기 어렵게 하지 않도록 상세히 설명되지 않는다.
본 발명의 실시예들은 프로세서 또는 제어장치에 의해 실행될 때, 여기에 개시된 방법들을 수행하는, 예를 들어, 컴퓨터로-실행 가능한 명령들 같은 명령들을 포함, 저장 또는 암호화하는 것, 예를 들어 메모리, 디스크 드라이브, 또는 USB 플래시 메모리 같은 컴퓨터 또는 프로세서 저장 매체, 또는 컴퓨터 또는 프로세서 판독 가능한 매체 같은 물품을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 인쇄 헤드의 각각의 노즐의 품질이 평가된다. 평가의 결과, 노즐은 인쇄 적용에서 사용을 위해 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 수용될 수 있다. 예를 들어, 노즐의 안정성의 평가는 기판의 표면상에 인쇄 유체를 (예를 들어, 주기적으로) 증착하는 것에 의해 다른 시간들에서 각각의 노즐에 의해 반복되게 인쇄된 검사 마크들을 비교하는 것을 포함할 수 있다. 다른 시간들에 단일의 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들은 노즐로 인쇄할 때 불균일한, 불규칙한, 또는 불안정한 작용을 탐지하기 위해 서로 비교될 수 있다. 게다가, 헤드의 다른 노즐들에 의해 인쇄된 검사 마크들은 서로 비교될 수 있다. 검사 마크들의 분석이 노즐들 중 하나에 의해 인쇄된 검사 마크들이 (다른 품질 기준뿐만 아니라) 미리 정해진 안정성 기준에 일치하는 것으로 보인다면, 노즐은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 수용될 수 있다. 기준과의 일치는 일반적으로 단일의 노즐에 의해 인쇄된 마크들이 서로 일관되고(예를 들어 노즐이 일관되게 그리고 안정적으로 인쇄하는 것을 나타냄), 그것들이 다른 노즐들에 의해 인쇄된 마크들과 일치한다는 것을 나타낸다(예를 들어 인쇄 유체의 분배의 수용 가능한 속도 및 적절한 정렬을 나타냄).
선택된 노즐들의 그룹 안으로 포함시키기 위한 기준은 인쇄된 검사 마크들을 통해 측정 가능한 노즐의 특성값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인쇄 헤드의 다른 노즐들에 의해 인쇄된 검사 마크들로부터 측면으로 변위되거나, 검사 마크들을 위해 바람직한 측면 위치로부터 변위되는, 검사 마크들을 일관되게 인쇄하는 노즐은, 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 거부될 수 있다.
노즐 인쇄의 안정성을 평가하는 것은 (노즐 수행의 이력으로서 참조될 수 있는) 노즐의 지난 검사들의 기록된 결과들과의 비교를 포함할 수 있다. 평가는 다른 시간들에 수행된 검사들에 변화하는 중요성 또는 관련성을 할당하는 무게 인자(weighting factor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 최근에 수행된 검사의 결과들은 덜 최근에 수행된 이전의 검사의 결과들보다 더 중요성을 할당 받을 수 있다.
일반적으로, 검사 마크들의 평가는 촬상 디바이스(imaging device)(예를 들어, 카메라, 비디오 카메라, 또는 스캐너)에 의해 검사 마크들의 이미지들을 획득하고 분석하는 것을 포함한다. 안정성의 결함은 다른 시간들에 단일의 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들의 이미지들 사이에 차이들에 의해 나타내질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 노즐을 평가하는 것은 재사용 가능한 기판 상에 검사 마크들을 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 검사 마크들은 기판의 재사용 이전에 (검사 마크들의 제거의 유형을 참조하여 이해되도록) 제거되거나 소거될 수 있다. 예를 들어, 검사 마크들은 검사 마크들의 촬상 또는 조사 다음에 소거될 수 있다. 그 대신에, 기판의 표면이 판독할 수 있고 추가적인 검사 마크들의 인쇄를 어렵게 하거나 막는 범위까지 이전에 인쇄된 마크들로 덮일 때 검사 마크들은 소거될 수 있다. 그 대신에, 검사 마크들은 미리 정해진 기준에 따라 또는 주기적으로 소거될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라 노즐 평가는 인쇄기 또는 인쇄 시스템이 인쇄 헤드의 노즐들 사이에서 하나 이상의 노즐들의 그룹을 선택할 수 있게 할 수 있다. 선택은 검사 마크들의 패턴을 자동적으로 조사하고 기판상에 반복되게 인쇄하는 것의 결과로서 실시될 수 있다. 자동적인 조사는 그룹의 노즐들이 (예를 들어, 각각의 마크를 형성하기 위해 증착된 인쇄 유체의 양에 대해) 서로 유사하고 서로 정렬되는 마크들을 일관되게 인쇄하는 하나 이상의 그룹들의 노즐들을 확인할 수 있다. 하나 이상의 확인된 그룹들의 노즐들은 인쇄 작업 동안 사용을 위해 선택될 수 있다. 인쇄 작업 동안, 선택된 그룹의 노즐들은 기판상에 통합되는 방식으로 인쇄 유체(예를 들어 잉크 또는 금속 전도성 물질)를 증착하기 위해 작동될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 안정성 평가는 (예를 들어 노즐들 사이에 약 70㎛의 분리 거리를 구비하는 256 개의 노즐들을 포함하는) 인쇄 헤드의 노즐들의 열로부터 노즐들의 그룹(예를 들어 10 개의 노즐들)의 선택을 이루어지게 할 수 있다. 선택된 그룹의 노즐들은 기판상에 단일의 직선 라인을 따라 반복 가능한 양의 전도성 물질을 일관되게 증착할 수 있는 것으로 확인된다. 그러한 선택된 그룹에 대한 인쇄 적용은 일반적으로 기판 위로 인쇄 헤드의 단일 통과 동안, 반도체 기판상에 전도성 물질의 단일의 다중-층의 라인을 증착하기 위해 선택된 그룹의 노즐들을 작동시키는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 인쇄 디바이스는 인쇄 헤드 및 기판 사이에서 선형의 상대 이동(예를 들어 인쇄 헤드의, 기판의, 또는 둘 다의 선형 이동에 의해)을 일으킬 수 있다. 일반적으로, 선형 이동은 노즐들의 열에 평행한 방향이다. 선형의 상대 이동 동안, 기판의 표면상에 특정 위치는 선택된 그룹의 노즐들의 각각에 대해 반대되게 순차적으로 발견될 수 있다. 선택된 그룹의 모든 또는 일부 노즐들은 동시에 또는 순차적으로 (또는 다른 시간들에 둘 다) 작동될 수 있어 각각의 노즐이 현재 노즐에 반대되는 기판 표면상 위치에 전도성 물질을 증착할 수 있다. 따라서, 선택된 그룹의 제 1 노즐은 기판상에 특별한 위치에 전도성 물질을 증착한 후에, 제 2 노즐은 이어서 제 1 노즐에 의해 증착된 전도성 물질의 상부 상에 전도성 물질을 더 증착시킨다. 그러므로, 전도성 물질의 제 2 층은 제 1의 꼭대기에 증착된다. 따라서, 인쇄 적용 동안 작동되는 노즐들의 수는 각각의 인쇄 라인(예를 들어 10) 상에 증착될 전도성 물질의 층의 수를 초과할 필요가 없다.
일반적으로, 각각의 증착된 층이 뒤이은 층의 증착에 앞서 응고될 수 있으므로, 노즐들의 적절한 정렬은 다중-층의 라인의 폭이 단일 층의 폭과 대략 동일한 것을 보증할 수 있다. 이러한 예시에서 특히, 노즐 분사 방향성(잉크가 분배되는 측면 방향)은 라인의 폭을 불필요하게 넓히지 않게 하기 위해 특별히 중요할 수 있다. 이러한 경우에 특히, 각각의 노즐은 이전에 증착된 층들의 상부 상에 가능한 가깝게 그것의 층을 증착해야 한다.
인쇄 헤드의 노즐들의 평가는 인쇄 헤드의 노즐들의 서브세트의 각각의 노즐, 또는 각각의 노즐(예를 들어 노즐들의 배열의 단일 열)이 미리 정해진 순서대로 검사 기판 상에 인쇄되도록 작동되는 인쇄 작업을 수행하는 것을 포함한다. 예를 들어, 인쇄 헤드 및 기판 사이의 선형의 상대 이동 동안, 각각의 노즐은 길쭉한 라인 구역(또는 대시(dash))의 형태로 된 검사 마크를 순차적으로 인쇄할 수 있다. 촬상 시스템은 인쇄된 검사 마크들의 패턴의 이미지(또는 이미지들)를 획득할 수 있다. 마크들의 분석은 그것들의 노즐들의 수행이 다른 노즐들의 수행에서 상당히 벗어났다는 것을 확인할 수 있다. 그러한 차이들은 (예를 들어, 다른 노즐들의 분배 속도와 다른 속도에서 물질을 분배하는 노즐을 나타내는) 다른 검사 마크들보다 두껍거나 얇은 검사 마크, 또는 (예를 들어 다른 노즐들과 다르게 향해지는 노즐을 나타내는) 다른 노즐들에 의해 인쇄된 검사 마크들의 위치에 대해 측면으로 또는 길이방향으로 변위되는 검사 마크를 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 획득된 이미지는 뒤이은 검사 결과들과 나중에 비교를 위해 저장될 수 있다.
인쇄 작업은 미리 정해진 간격들로 반복될 수 있다. 예를 들어, 검사 마크들의 패턴은 다른 기판 표면상에, 또는 동일한 기판 표면상에 다른 위치에서 나중의 시간에 인쇄될 수 있다. 다른 예시에서, 검사 마크들은 기판 표면으로부터 소거되거나 달리 제거될 수 있다. 검사 마크들의 다른 세트는 검사 기판 상에 동일한 위치들 상에 인쇄될 수 있다. 검사 마크들의 순차적으로 인쇄된 패턴들의 이미지들은 획득되고 분석될 수 있다. 순차적으로 획득된 검사 이미지들의 분석은 이전에 획득된 검사 이미지들의 저장될 결과들과 새롭게 획득된 결과들의 비교를 포함할 수 있다. 노즐들 중 하나에 의해 인쇄된 검사 마크의 외관의 이미지로부터 이미지로의 상당한 변화는 노즐이 변화 가능한, 불균일한, 불안정적인, 또는 일정치 못한 작용을 구비하여 인쇄한다는 것을 나타낸다.
일반적으로, 적용을 위해 요구되는 많은 노즐들(예를 들어, 전술된 예시에서 10과 같이)은 노즐들의 선택된 그룹에 포함시키도록 선택될 수 있다. 선택된 그룹을 위한 노즐들은 다른 노즐들 사이에서 선택될 수 있으며 (검사 패턴들의 이미지들의 분석에 의해 나타내지는) 그것의 작용은 미리 정해진 기준을 만족시킨다. 기준은 오랜 시간 동안 일관성을 포함할 수 있고 마크들의 위치들 및 품질은 미리 정해진 한계들 내에 포함될 수 있다.
미리 정해진 기준을 만족하는 수용 가능한 노즐들의 수는 요구되는 노즐들의 수보다 크다. 만약 수용 가능한 노즐들의 수가 요구되는 노즐의 수보다 크다면, 그룹을 위해 선택된 노즐들은 노즐 검사 동안 가장 잘 수행된 노즐들일 수 있다. 예를 들어, 점수는 각각의 노즐에 할당될 수 있다. 점수는 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들의 분석에 기초할 수 있다. 점수는 특별한 인쇄 적용에 대해, (예를 들어, 일관성, 인쇄된 마크의 가늚 또는 두꺼움 같은 특성들, 예상된 위치에 대한 위치 같은) 마크들의 다양한 특성들의 상대적인 중요성에 기초된 공식에 기초하여 계산될 수 있다. 그 대신에, 그룹 내에 포함시키도록 노즐들은 노즐 수행 검사 동안 노즐의 수행에 관련되지 않은 다른 기준 또는 그것들의 공간에 기초하여 수용 가능한 노즐들 사이에서 선택될 수 있다. 그 대신에, 노즐들은 그룹 내에 포함시키도록 수용 가능한 노즐들 사이에서 임의로 선택될 수 있다. 그 대신에, 노즐들은 그룹 내에 포함시키도록 회전하는 기준 상에 수용 가능한 노즐들 사이에서 선택될 수 있다(예를 들어, 노즐들의 한 세트가 하나의 인쇄 작업 동안 작업을 위해 선택될 수 있으며, 제 1 세트와 일부 겹쳐질 수 있는 다른 세트가 다른 인쇄 작업을 위해 선택될 수 있다).
만약 수용 가능한 노즐들의 수가 요구되는 노즐들의 수보다 적다면, 인쇄 헤드는 하나 이상의 적용들을 위해 부적절할 수 있다. 그 대신에, 예를 들어 엄격한 요구사항들 없는 적용을 위해, 그룹 내에 노즐들의 요구되는 수를 포함하도록 요구사항들은 완화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가를 위한 시스템의 개략적인 다이어그램이다. 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(Printing head nozzle stability evaluation system; 10)은 인쇄 헤드(printing head; 12), 촬상 디바이스(imaging device; 16) 및 제어장치(controller; 20)를 포함한다.
인쇄 헤드(12)는 인쇄 유체(예를 들어, 잉크 또는 전도성 물질)를 분배하기 위한 노즐들(14)을 포함한다. 분배된 인쇄 유체는 기판(18) 상에 증착될 수 있다. 인쇄 헤드(12)가 기판(18) 상에 인쇄 유체를 증착시키는 동안, 기판(18) 및 인쇄 헤드(12)는 서로에 대해 이동된다. 일반적으로, 기판(18)은 지나간 인쇄 헤드(12)로 이동될 수 있다.
인쇄 헤드(12)의 노즐들(14)은 기판(18) 상에 검사 마크를 인쇄하기 위해 인쇄 유체를 증착시킨다. 인쇄는 노즐들(14) 중 하나에 의해 증착된 인쇄 유체가 다른 것에 의해 증착된 인쇄 유체로부터 구별될 수 있는 방식으로 구성된다. 예를 들어, 노즐들의 열의 각각의 노즐(14)은 동시에 작동될 수 있다. 각각의 노즐(14)은 기판(18)이 인쇄 헤드(12)를 지나 이동되면서 기판(18) 상에 검사 마크를 순차적으로 증착시킨다. 따라서, 일련의 검사 마크들이 기판(18) 상에 인쇄될 수 있다. 노즐들(14)이 작동되는 순서가 알려진다면, 각각의 검사 마크를 인쇄한 노즐(14)은 일련(series) 내에 검사 마크의 위치에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 마크들은 일련의 하나의 끝에서 알려진 참조 검사 마크와 함께 시작하여 계산될 수 있다. 그 대신에 또는 게다가, 기판(18)은 하나 이상의 기준의 마크들 또는 라인들을 구비하여 표시될 수 있다. 각각의 검사 마크는 기준의 마크들에 대해 (명목상, 노즐들(14)의 인쇄 작용을 받는) 알려진 위치에서 기판(18) 상에 인쇄될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가를 위한 검사 마크들을 증착하는 것을 개략적으로 도시한다.
인쇄 헤드(12)의 노즐들(14)은 열(15)의 형태로 정렬된다. 열(15)의 각각의 노즐(14)은, 차례로, 기판(18) 상에 검사 마크(26)를 증착한다. 특별한 노즐들(14)에 의해 기판(18) 상에 인쇄된 특별한 마크들(26)의 예시는 라인들(lines; 17)에 의해 나타내진다. 예를 들어, 기판(18)은 유리, 세라믹의, 또는 반도체 물질의 표면을 포함할 수 있다. 기판(18) 상에 검사 마크들(26)의 인쇄 동안, 기판(18)은 인쇄 헤드(12)에 대해 화살표(25)에 의해 나타내진 방향으로 (일정한 속도 및 단일의 방향으로) 선형으로 이동된다. 화살표(25)에 의해 나타내진 방향은 열(15)의 방향에 실질적으로 평행한다. 선형의 상대 이동은 기판(18)의, 인쇄 헤드(12)의, 또는 둘 다의 선형 이동에 의해 실현될 수 있다. 상대적인 선형 이동에 의해, 각각의 마크(26)는 길쭉한 마크의 형태로 (예를 들어, 대시 또는 하이픈(hyphen)의 형태로) 기판(18) 상에 인쇄될 수 있다.
예를 들어, 열(15)로 배치된 256 개의 노즐들(14)을 포함하는 인쇄 헤드(12)에서 256 개의 검사 마크들(26)은 기판(18) 상에 명목상으로 선형 배치로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 기판(18)이 약 150㎜라면, 각각의 검사 마크들(26)은 약 절반의 밀리미터보다 길지 않을 것이다.
기판(18)은 하나 이상의 추가적인 시간들에 추가적인 세트의 검사 마크들(26)로 표시될 수 있다. 예를 들어, 제어장치(20)는 서로 다른 둘 이상의 시간들을 지나 기판(18) 및 인쇄 헤드(12)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기판 이송 디바이스 또는 시스템은 추가적인 세트의 검사 마크들(26)의 인쇄를 위해 인쇄 헤드(12)로 기판(18)을 반환하도록 구성될 수 있다. 추가적인 세트의 검사 마크들(26)은 규칙적인 미리 정해진 간격으로(분당 한번), 임의의 간격으로, 또는 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(10)의 인간 작업자에 의해 개시된 것과 같이 자동적으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 기판(18)이 추가적인 세트의 검사 마크들(26)의 인쇄를 위해 인쇄 헤드(12)로 반환되는 각각의 시간에, 기판(18)은 측면으로 또는 달리 변위될 수 있어 추가적인 세트의 검사 마크들(26)이 이전 세트들의 검사 마크들(26)인 기판(18)의 표면의 다른 부분 상에 인쇄될 수 있다. 따라서, 각각의 세트의 검사 마크들(26)은 이전에 인쇄된 세트들로부터 구별 가능하다.
기판(18)은 기준의 라인들(fiducial lines; 27) 같이, 하나 이상의 기준의 마크들(또는 세트의 기준의 마크들)로 표시될 수 있다. 기준의 라인들(27)은 검사 마크들(26)을 증착 또는 평가하기 위해 공간적인 참조를 제공할 수 있다.
도 1을 다시 참조하여, 검사 마크들로 인쇄된 후에, 기판(18)은 촬상 디바이스(16)로 기판 이송 디바이스(13)에 의해 운송되거나 이송될 수 있다. 두 개의-머리로 된 화살표(two-headed arrow)에 의해 개략적으로 나타내진 기판 이송 디바이스(13)는 종래기술에 공지된 하나 이상의 기판 이송 디바이스들, 또는 그러한 디바이스들의 조합 또는 일련의 디바이스들을 나타낼 수 있다. 그러한 이송 디바이스들은, 예를 들어, 이송 벨트들, 로봇 암들, 유체(액체 또는 가스) 기반의 흐름 기판 이동 시스템들, 또는 이동하는 플랫폼들을 포함할 수 있다.
촬상 디바이스(16)는 기판(18) 상에 검사 마크들(26)의 이미지를 획득할 수 있는 하나 이상의 비디오 또는 정지해 있는 카메라들, 스캐너들, 또는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다. 촬상 디바이스(16)의 구성요소 디바이스들은 스펙트럼 범위들을 다르게 하도록 민감한 촬상 디바이스들을 포함할 수 있다. 기판(18)이 촬상 디바이스(16)로 이송될 때, 촬상 디바이스(16)는 기판(18) 상에 검사 마크들의 하나 이상의 이미지들을 획득하도록 작동될 수 있다. 촬상 디바이스(16)의 해상도는 서로 개별적인 검사 마크들(26)을 구별하고 연관된 노즐(14)의 선택에 관계될 수 있는 검사 마크(26)의 특징들을 해상하기에 충분할 수 있다.
다중 세트들의 검사 마크들이 기판(18) 상에 인쇄되는 경우, 기판(18)은 각각의 세트의 검사 마크들을 인쇄한 후에, 그리고 다른 세트의 인쇄 전에 촬상 디바이스(16)로 이송될 수 있다. 그 대신에, 기판(18)은 두 개 이상의 세트들의 검사 마크들이 기판(18) 상에 인쇄된 후에만 촬상 디바이스로 이송될 수 있다.
제어장치(20)는 프로세서(processor; 22) 및 데이터 저장 디바이스(data storage device; 24)를 포함한다. 제어장치(20)는 두 개 이상의 별개의 디바이스들을 나타낼 수 있다. 별개의 디바이스들은 관련되거나 겹치는 기능들을 수행할 수 있거나, 서로 독립적일 수 있다. 제어장치(20)는 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(10)에 통합되거나 연관되는 인쇄 헤드(12), 촬상 디바이스(16), 및 다른 디바이스 또는 시스템(예를 들어 이송 또는 운송 디바이스)의 작동을 제어하고, 데이터 또는 신호들을 수용하고, 통신할 수 있다.
프로세서(22)는 하나 이상의 처리 디바이스들을 나타낼 수 있다. 처리 디바이스들은 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(10)과, 인쇄 헤드(12)와 (또는 프로세서가 구성요소인 인쇄 디바이스 또는 인쇄기와), 또는 촬상 디바이스(16)와 통신하는 컴퓨터와 연관될 수 있다. 프로세서(22)는 인쇄 헤드(12) 및 촬상 디바이스(16)의 작동을 제어하기 위해 명령들을 발생시킬 수 있다. 프로세서(22)는 촬상 디바이스(16)에 의해 획득된 이미지 데이터를 분석하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(22)는 다른 시간들에 인쇄된 검사 마크들(26)의 이미지들을 비교하도록 구성될 수 있다.
데이터 저장 디바이스(24)는 하나 이상의 휘발성 또는 비휘발성, 고정된 또는 제거 가능한, 데이터 저장 또는 메모리 디바이스들을 집합적으로 나타낼 수 있다. 데이터 저장 디바이스는 인쇄 헤드(12) 및 촬상 디바이스(16)의 작동을 제어하기 위해, 그리고 촬상 디바이스(16)에 의해 획득된 이미지 또는 다른 데이터의 분석을 위해 프로그래밍된 명령들을 저장하도록 구성될 수 있다. 데이터 저장 디바이스는 촬상 디바이스(16)에 의해 획득된 이미지 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
촬상 디바이스(1)에 의해 획득된 이미지 데이터는 제어장치(20)의 프로세서(22)에 의해 분석될 수 있다. 분석의 결과로서, 일부의 노즐들(14)은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 분석은 획득된 이미지의 나머지로부터 인쇄된 검사 마크들의 이미지들을 구별하는 것, 및 각각의 검사 마크들의 적어도 부분적으로 특징을 나타내는 특징적인 값들(예를 들어, 위치, 방향, 길이, 폭, 또는 두께, 균일성)을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 검사 마크들의 다중 세트들이 단일의 웨이퍼 상에 인쇄되는 경우에, 분석은 또한 서로로부터 검사 마크들의 세트들을 구별하는 것을 포함할 수 있다. 검사 마크의 각각의 이미지는 오랜 시간 동안 특징적인 값들의 안정성 또는 균일성을 결정하기 위해 이전에 또는 이후에 인쇄된 검사 마크의 이미지와 비교될 수 있다.
선택된 노즐들의 그룹의 선택 이후에, 제어장치(20) 또는 다른 인쇄기 제어장치는 기판 상에 패턴을 인쇄하거나 증착하기 위해 인쇄 헤드(12)를 작동시킬 수 있다. 제어장치는 바람직한 패턴을 증착하도록 인쇄 유체를 분배하기 위해 노즐들(14)의 작동을 제어한다. 선택의 결과로서, 제어장치는 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함된 노즐들로 인쇄 유체를 분배하는 것을 제한할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 기준을 개략적으로 나타낸다.
검사 마크들(26)은 인쇄 헤드 및 기판 사이에서 선형 이동 동안 인쇄 헤드의 노즐들에 의해 인쇄된 마크들의 이미지를 나타낸다. 검사 마크들(26´)은 동일한 방식으로 그리고 동일한 인쇄 헤드의 동일한 노즐들에 의해, 그러나 다른 시간에 인쇄된, 마크들의 이미지를 나타낸다. 예를 들어, 검사 마크들(26)이 기판 상에 하나의 위치에서 인쇄될 수 있는 동안, 검사 마크들(26´)은 예를 들어 도 3에 도시된 것과 같이, 동일한 기판 상에 측면으로 변위된 위치에 인쇄된다. 그 대신에, 도 3에 도시된 것과 같이 검사 마크들(26, 26´)은 별개로 인쇄된 두 세트들의 마크들의 설명적인 목적을 위해 병치(juxtaposition)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 검사 마크들(26´)은 검사 마크들(26)이 기판으로부터 소거되거나 달리 제거된 후에 동일한 기판 상에, 또는 별개의 기판 상에 검사 마크들(26)이 인쇄되는 동일한 기판 상에 선형으로 또는 달리 배치된 위치에 인쇄될 수 있다.
검사 마크들(26, 26´)은 분석될 수 있다. 분석은 특별한 검사 마크(26) 및 그것의 대응하는 검사 마크(26´)를 인쇄한 노즐이 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함되는지 아닌지를 나타낼 수 있다.
검사 마크들(26 및 26´)의 분석은 일반적으로 검사 마크들(26 및 26´)의 상대적인 위치들의 분석을 포함한다. 라인(28)은 검사 마크들(26)의 명목상의 위치 및 방향을 나타내는 대표적인 가상의 라인이다. 예를 들어, 라인(28)은 검사 마크들(26)에 대한 직선 라인의 선형 근사(linear fit)(예를 들어, 최소 제곱법 또는 다른 근사)를 나타낸다. 유사하게, 라인(28´)은 검사 마크들(26´)의 명목상의 위치 및 방향을 나타낸다.
그 대신에, 라인들(28 및 28´)은 기판 표면 상에 제공되는(예를 들어, 에칭되는) 기준의 라인에 대해 기준의 라인 또는 위치를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 검사 마크들(26 및 26´)은 기판의 길쭉한 영역 내부에 인쇄될 수 있다. 길쭉한 영역은 평행한 라인(예를 들어, 도 2의 기준 라인들(27))에 의해 기판 표면 상에 경계가 정해질 수 있다. 검사 마크들(26 및 26´)은 경계를 정하는 라인들 사이의 중간쯤에 가상의 중심 라인을 따라 명목적으로 인쇄된다. (중심 라인은 일반적으로 검사 마크들(26 및 26´)의 분석 및 탐지와 간섭되지 않도록 실제로 눈에 보이지 않을 수 있다.) 이러한 경우에, 라인들(28 및 28´)은 길쭉한 영역의 가상의 중심 라인을 나타낼 수 있다.
검사 마크들(26) 중 하나 및 라인(28) 사이의 측면 거리가 미리 정해진 측면 거리를 초과한다면, 또는 검사 마크들(26´) 중 하나 및 라인(28´) 사이의 측면 거리가 미리 정해진 측면 거리를 초과한다면, 이것은 마크를 인쇄한 노즐이 열의 다른 노즐들과 같이 동일한 상대적인 측면 방향으로 인쇄 유체를 일관되게 분배하지 않는다는 것을 나타낼 수 있다. 연관된 노즐은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함을 위한 선택으로부터 배제될 수 있다.
예를 들어, 외부의 검사 마크들(26a)은 개별적으로 검사 마크들(26) 및 검사 마크들(26´)의 다른 것들보다 라인(28) 및 라인(28´)으로부터 더 측면으로 먼 것처럼 도시된다.
검사 마크들(26 및 26´)의 분석은 검사 마크들(26 및 26´)의 가시성 또는 크기의 분석을 포함할 수 있다. 검사 마크(26 또는 26´)의 (예를 들어, 이미지 배경에 대해 마크의 이미지의 상대적인 색상 또는 회색 레벨에 의해 특징지어지는 것과 같이 폭 또는 두께, 또는 광학적 무게감(optical heaviness) 같은) 외관은 다른 검사 마크들(26 또는 26´)의 외관과 다를 수 있다. 예를 들어, 노즐 선택 시스템과 연관된 촬상 디바이스가 검사 마크(26 또는 26´)의 폭을 해상하도록 충분한 해상도를 구비한다면, 폭(예를 들어, 폭의 평균 또는 다른 특징적인 값)은 검사 마크들(26 또는 26´)의 외관의 특징을 나타내는 데 사용될 수 있다. 그 대신에 또는 게다가, 검사 마크(26 또는 26´)의 외관은 검사 마크(26 또는 26´)의 광학적 무게감에 의해 특징지어질 수 있다. 그러한 외관의 차이는 다르게 나타나는 마크를 구비하는 노즐이 열의 다른 노즐들과 동일한 속도에서 잉크를 일관되게 분배하지 않는다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 연관된 노즐은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 배제될 수 있다.
예를 들어, 눈에 보이지 않는 검사 마크들(26b)은 완전하게 결여된 것으로 도시된다. 이는 대응하는 노즐이 전혀 인쇄 유체를 분배하지 않는다는 것을 (또는 매우 약하게 분배하는 것을) 나타낼 수 있다. 무거운 검사 마크들(26c)은 검사 마크들(26 및 26´)의 다른 것들보다 두꺼운 것으로 도시된다. 이는 대응하는 노즐이 열의 다른 노즐들보다 큰 속도로 인쇄 유체를 분배하는 것을 나타낼 수 있다. 얇은 검사 마크들(26d)은 검사 마크들(26 및 26´)의 다른 것들보다 얇은 것으로 도시된다. 이는 대응하는 노즐이 열의 다른 노즐들보다 낮은 속도로 인쇄 유체를 분배하는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 눈에 보이지 않는 검사 마크들(26b), 무거운 검사 마크들(26c), 또는 얇은 검사 마크들(26d)에 대응하는 노즐들은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 배제될 수 있다.
검사 마크들(26 및 26´)의 분석은 동일한 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크(26) 및 검사 마크(26´) 사이에 외관 또는 위치 내의 변화들의 분석을 포함할 수 있다. 만약 검사 마크(26)의 외관(예를 들어 두께 또는 무거움) 또는 위치가 대응하는 검사 마크(26´)의 그것과 다르다면, 이는 연관된 노즐이 안정적이거나 일정한 방식으로 작동되는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이는 노즐이 불안정하거나 변화 가능한 속도로 인쇄 유체를 분배하거나 불안정하거나 변화 가능한 방향으로 인쇄 유체를 분배하는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 연관된 노즐은 선택된 노즐의 그룹 내에 포함으로부터 배제될 수 있다.
예를 들어, 제 1 검사 마크(26e)의 외관은 대응하는 제 2 검사 마크(26e´)의 외관과 (무겁게) 다르다. 이는 노즐이 인쇄된 제 1 검사 마크(26e) 및 제 2 검사 마크(26e´)가 인쇄 동안 증착된 인쇄 유체의 양(또는 증착 속도)에 대해 불안정하다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 노즐은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 배제될 수 있다.
다른 예시로서, 라인(28)에 대한 제 1 검사 마크(26f)의 측면 위치는 라인(28´)에 대한 대응하는 제 2 검사 마크(26f´)의 측면 위치보다 (크고 반대되게) 다르다. 상대적인 측면 위치의 이러한 차이는 제 1 검사 마크(26f) 및 제 2 검사 마크(26f´)를 인쇄한 노즐이 인쇄 동안 인쇄 유체가 분배되는 측면 방향에 대해 불안정하다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 노즐은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 배제될 수 있다.
표면 상에 검사 마크들(26 및 26´)이 인쇄된 검사 기판은 검사 마크들(26 및 26´)의 분석 및 인쇄를 수월하게 하기 위해 선택될 수 있다. 그러므로, 검사 기판은 예를 들어, 견본의(예를 들어 회로를 구비하지 않는) 실리콘 웨이퍼, 유리 또는 세라믹 웨이퍼 또는 슬라이드, 또는 적절하게 형상된 조각의 종이 또는 판지를 포함할 수 있다. 추가적인 고려는 검사 기판의 선택에 더 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 폐기 가능한 방식으로(예를 들어 그것의 표면이 인쇄된 검사 마크들로 채워진 후에 견본의 실리콘 웨이퍼를 버리는 것) 견본의 실리콘 웨이퍼를 이용하는 것은 다른 대안들보다 더 비쌀 수 있다. 그러나, 인쇄 시스템이 설계된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)으로부터 그것의 특성들(예를 들어, 밀도, 두께, 또는 무게)이 다른 저렴한 폐기 가능한 검사 기판(종이 또는 판지)의 사용은 정렬 또는 취급 문제들을 유도할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른, 하나의 해결책은 (예를 들어, 유리 또는 세라믹 표면을 구비하는) 재사용 가능한 검사 기판을 제공하는 것이며 그것의 관계되는 특성들(예를 들어, 치수들 및 무게)은 시스템이 설계된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)의 그것들과 유사하다.
본 발명의 실시예에 따른 노즐 선택은 재사용 가능한 기판 상에 인쇄 유체를 증착하는 것을 포함할 수 있다. 노즐 선택 배치 또는 시스템은 재사용에 앞서 기판으로부터 증착된 인쇄 유체를 달리 제거하거나 소거하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라, 재사용 가능한 기판을 사용하는 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가를 개략적으로 도시한다.
재사용 가능한 기판을 사용하는 노즐 선택의 시스템은 마크 소거 디바이스(mark eraser device; 30)를 구비하는 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(10)을 포함할 수 있다. 재사용 가능한 기판(19)(예를 들어, 편평한 유리 또는 세라믹 평판)은 인쇄 헤드(12)로 운송되거나 이송될 수 있다. 인쇄 헤드(12)는 재사용 가능한 기판(19) 상에 세트의 검사 마크들(26)을 증착할 수 있다.
추가적인 세트의 검사 마크들(26)은 나중 시간에 재사용 가능한 기판(19) 상에 인쇄될 수 있다. 하나 이상의 검사 마크들(26)이 재사용 가능한 기판(19) 상에 인쇄된 후에, 재사용 가능한 기판(19)은 촬상 디바이스(16)에 이송될 수 있다. 촬상 디바이스는 검사 마크들(26)의 하나 이상의 이미지들을 획득할 수 있다. 검사 마크들(26)의 획득된 이미지들, 또는 특징은 검사 마크들(26)의 분석을 위해 저장될 수 있다.
재사용 가능한 기판(19)은 주기적으로 재사용될 수 있다. 재사용에 앞서, 재사용 가능한 기판(19)은 마크 소거 디바이스(30)에 이송될 수 있다. 마크 소거 디바이스(30)는 재사용 가능한 기판(19)의 표면으로부터 인쇄된 검사 마크들(26)의 모두 또는 전체를 제거하기 위해 작동될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 헤드(12) 또는 촬상 디바이스(16)를 제어하는 제어장치, 또는 별개의 제어장치는 마크 소거 디바이스(30)의 작동을 제어할 수 있다.
마크 소거 디바이스(30)는 각각의 세트의 검사 마크들이 촬상 디바이스(16)에 의해 촬상된 후에 재사용 가능한 기판(19)으로부터 검사 마크들(26)을 제거하기 위해 작동될 수 있다. 그 대신에, 마크 소거 디바이스(30)는 재사용 가능한 기판(19)의 표면이 검사 마크들(26)로 채워질 때 재사용 가능한 기판(19)으로부터 검사 마크들(26)을 제거하기 위해 작동될 수 있다. 그 대신에 또는 게다가, 마크 소거 디바이스(30)는 인간 작업자에 의해 가리켜진 대로 또는 다른 미리 정해진 기준에 따라, 미리 정해진 간격들로 재사용 가능한 기판(19)으로부터 검사 마크들(26)을 제거하기 위해 작동될 수 있다.
마크 소거 디바이스(30)는 재사용 가능한 기판(19)에 기계적인 연마, 마찰, 또는 스크래핑(scraping)을 적용하는 것에 의해 재사용 가능한 기판(19)으로부터 검사 마크들(26)을 제거하도록 구성될 수 있다. 재사용 가능한 기판(19)의 표면이 탐지할 수 있게 긁히거나 연마에 의해 달리 손상되지 않는 충분히 단단한 표면을 구비하는 물질로부터 재사용 가능한 기판(19)이 만들어질 수 있다. 예를 들어, 재사용 가능한 기판(19)은 유리 또는 세라믹 표면을 포함할 수 있다.
재사용 가능한 기판(19)의 하나 이상의 표면들은 마크 소거 디바이스(30)에 의해 쉽게 소거 가능하지 않은 라인들 또는 다른 마킹들(markings)(예를 들어 기준의 라인들 또는 마킹들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비-소거 가능한 마킹들은 에칭 또는 스크래칭(scratching) 공정에 의해 형성될 수 있으며, 재사용 가능한 기판(19) 안으로 또는 재사용 가능한 기판(19) 내부에 통합될 수 있으며, 또는 비-소거 가능하거나 영구적인 잉크, 염료, 또는 페인트의 적용에 의해 형성될 수 있다.
검사 마크들(26)을 형성하기 위해 재사용 가능한 기판(19)의 표면 상에 증착되는 인쇄 유체가 응고되는 것을 보장하기 위해 하나 이상의 기술들이 적용될 수 있다. 그러한 응고는 검사 마크들(26)을 형성하기 위해 재사용 가능한 기판(19) 상에 증착되는 잉크가 (예를 들어 검사 마크들(26)의 퍼짐, 얼룩, 또는 흐릿함을 억제하기 위해) 응고가 될 때까지 제 위치에 남아있는 것을 보장할 수 있다. 응고는 소거 디바이스(30)에 의해 검사 마크들(26)의 소거를 또한 수월하게 할 수 있다. 가열 디바이스(31)에 의해 개략적으로 나타내진, 그러한 응고 기술들은 예를 들어, 기판을 가열하는 것 또는 증착된 인쇄 유체에 전자기 복사 에너지를 작용시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 재사용 가능한 기판(19)은 인쇄 헤드(12)에 의해 재사용 가능한 기판(19) 상에 인쇄에 앞서 (예를 들어, 약 150℃ 내지 230℃의 온도로) 예열될 수 있다. 예를 들어, 재사용 가능한 기판(19)은 진공을 작용하는 것에 의해 척 또는 가열된 금속 표면에 의해 유지될 수 있다.
마모 대신에 또는 더불어, 마크 소거 디바이스는 재사용 가능한 기판(19)의 표면으로부터 검사 마크들(26)을 제거하거나 느슨하게 하는 위한 하나 이상의 기술들을 적용할 수 있다. 그러한 기술들은, 예를 들어, 음파 또는 초음파, 기계적인 움직임(예를 들어, 진동 또는 흔들림), 유체(액체 또는 가스) 움직임, 복사 에너지(예를 들어, 레이저 빛), 열, 또는 화학 약품을 작용하는 것을 포함할 수 있다.
마크 소거 디바이스(30)는 와이퍼(wiper; 32)를 포함한다. 와이퍼(32)는 재사용 가능한 기판(19)의 표면에 대해 문지르기 위해 작동될 수 있다. 예를 들어, 와이퍼(32)는 와이퍼(32) 및 재사용 가능한 기판(19) 사이의 상대 이동 동안 재사용 가능한 기판(19)에 대해 눌러질 수 있다. 예를 들어, 와이퍼(32)는 (도 4a에 도시된 바와 같이) 원형의 단면을 구비할 수 있으며 재사용 가능한 기판(19)의 표면과 접촉하는 동안 굴려질 수 있다. 다른 예시로서, 재사용 가능한 기판(19)이 와이퍼(32)를 지나 이송됨에 따라 와이퍼(32)는 재사용 가능한 기판(19)에 대해 눌려질 수 있다. 다른 예시로서, 와이퍼(32)는 재사용 가능한 기판(19)에 대해 선형 이동과 함께 눌려지거나 문질러질 수 있다.
와이퍼(32)에는 재사용 가능한 기판(19)에 대해 문질러질 때 재사용 가능한 기판(19)으로부터 인쇄된 검사 마크들(26)의 제거를 수월하게 하거나, 제거하기 위해 설계된 외부 표면이 제공될 수 있다. 예를 들어, 와이퍼(32)의 외부 표면은 연마재일 수 있다. 그러한 연마는 와이퍼(32)가 재사용 가능한 기판(19)에 대해 문질러질 때 재사용 가능한 기판(19)에서 검사 마크들(26)의 스크래핑을 수월하게 할 수 있다.
일반적으로, 와이퍼(32)의 외부 표면의 적어도 일부는 물질에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 덮는 물질(covering material)은 예를 들어 검사 마크들(26)이 소거된 후에 검사 마크들(26)의 입자들을 수집하는 것일 수 있다. 그러므로 덮는 물질은 와이퍼(32)의 유용한 수명을 증가시키고, 와이퍼(32)의 깨끗함을 보존할 수 있다. 예를 들어, 덮는 물질은 제거 가능한 시트 또는 물질의 포일, 와이퍼 포일(wiper foil; 34)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 와이퍼 포일(34)은 와이퍼(32)의 연마재 외부 표면이 와이퍼 포일(34)을 통해 감지될 수 있기에 충분히 얇은 (티슈 또는 필터 종이 같은) 얇은 종이 같은 물질을 포함할 수 있다.
마크 소거 디바이스(30)는 와이퍼(32)의 외부 표면을 감싸거나 덮기 위해 와이퍼 포일(34)을 연속적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마크 소거 디바이스(30)는 새로운(또는 깨끗한) 와이퍼 포일(34)을 제공하기 위해 포일 분배기(foil dispenser; 36)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포일 분배기(36)는 와이퍼 포일(34)을 분배하기 위해 회전 가능한 포일의 롤(roll)의 형태로 될 수 있다. 그 대신에, 포일 분배기(36)는 접힌 무더기(stack) 또는 유사한 구성으로부터 와이퍼 포일(34)을 분배할 수 있다.
와이퍼 포일(34)은 와이퍼(32) 둘레에 적어도 일부 감싸서 와이퍼 포일(34)이 소거 동안 재사용 가능한 기판(19) 및 와이퍼(32) 사이에 위치될 수 있다. 따라서, 와이퍼(32)의 이동은 검사 마크들(26)을 제거하기 위해 재사용 가능한 기판(19)에 대해 와이퍼 포일(34)을 문지를 수 있다. 사용 후에, 와이퍼 포일(34)의 사용된 부분은 (예를 들어 와이퍼 포일(34)의 사용된 부분이 감싸질 수 있는 롤러의 형태로) 포일 테이크-업(foil take-up; 38)에 의해 감아질 수 있다. 포일 테이크-업(38)에 의해 감겨진 포일은 바람직하게 배치될 수 있다.
포일 분배기(36) 및 포일 테이크-업(38)은 마크 소거 디바이스(30)의 작동 동안 연속적으로 와이퍼 포일(34)을 전진할 수 있다. 그 대신에, 포일 분배기(36) 및 포일 테이크-업(38)은 (예를 들어, 와이퍼(32)를 덮는 와이퍼 포일(34)의 부분이 더러워지고, 찢어지고, 또는 달리 교체를 필요로 하게 될 때) 주기적으로 또는 필요한 만큼 와이퍼 포일(34)을 전진시킬 수 있다.
그 대신에, 와이퍼(32)의 모든 또는 감싸진 부분을 위한 다른 표면 또는 포일은 교체될 때까지, 다른 문지르는 표면 또는 와이퍼(32) 주위에 감싸질 수 있다. 예를 들어, 문지르는 포일은 필요한 만큼 수동으로, 또는 자동적으로 작동되는 분배기 또는 감싸는 메커니즘에 의해 교체될 수 있다.
인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템(10)은 두 개의-머리로 된 화살표에 의해 개략적으로 나타내진, 기판 이송 디바이스(13)를 포함할 수 있다. 기판 이송 디바이스(13)는 예를 들어 인쇄 헤드(12)에서 촬상 디바이스(16)로, 촬상 디바이스(16)에서 마크 소거 디바이스(30)로, 및 마크 소거 디바이스(30)에서 인쇄 헤드(12)로 다시 재사용 가능한 기판(19)을 이송하도록 구성될 수 있다. 이송 디바이스(13)에 의한 이러한 일련의 이송은 다른 시간들에 검사 마크들(26)의 다수의 세트들의 반복된 인쇄 및 촬상이 가능하도록 주기적으로 반복될 수 있다.
와이퍼는 소거 가능한 기판으로부터 검사 마크들의 제거를 수월하게 하기 위해 만들어질 수 있다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라, 와이퍼의 구조를 개략적으로 도시한다.
와이퍼(32´)는 마크 소거 디바이스(30)(도 4a)와 같은, 마크 소거 디바이스의 문지르는(wiping) 요소를 나타낸다. 와이퍼(32´)의 구조는 (예를 들어 선형의 문지르는 움직임의 사용에 적합한) 편평한 측면들을 구비하여 도시되었으나, 와이퍼(도 4a) 같은 원통형 또는 원형의 와이퍼의 구조는 동심의 방식으로 배치된 유사한 구성요소들을 포함할 수 있다.
와이퍼(32´)는 코어(35)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어(35)는 금속 또는 다른 단단한 물질을 포함할 수 있다. 코어(35)는 탄력 있는 요소(37)에 의해 부분적으로 또는 전체로 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 탄력 있는 요소(37)는 고무 또는 탄력 있는 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 탄력 있는 요소(37)는 연마 요소(39)에 의해 부분적으로 또는 전체로 둘러싸일 수 있다. 연마 요소(39)는 거친, 양각으로 새긴, 또는 융기된 외부 표면이 존재할 수 있다. 예를 들어, 연마 요소(39)는 거친 또는 예를 들어 플라스틱 섬유 세정 패드들 내에 발견되는 물질과 유사한 섬유 모양의 물질을 포함할 수 있다. 연마 요소(39)는 와이퍼 포일(34) 같이, 교체 가능한 와이퍼 물질에 의해 부분적으로 또는 전체로 둘러싸일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 방법의 순서도이다.
노즐 선택 방법(40)은 기판의 표면 상에 세트의 검사 마크들을 인쇄하거나 증착하는 것을 포함한다(단계 42). 예를 들어, 기판은 단일의 사용을 위해 의도될 수 있거나 재사용 가능한 기판일 수 있다.
인쇄된 세트의 검사 마크들의 이미지는 획득될 수 있다(단계 44). 이미지는 (또는 하나 이상의 이미지 처리 기술들의 적용 후에 획득된 것과 같이 저장될 수 있다. 그 대신에, 이미지는 이미지 내에 검사 마크들의 특징을 나타내는 특징적인 값들 또는 변수들을 추출하기 위해 분석될 수 있다. 이러한 경우에, 특징적인 값들은 저장될 수 있다.
만약 검사 마크들의 세트들의 이전의 이미지들이 획득되지 않는다면(단계 48), 또는 이전에 촬상된 세트들의 수가 분석을 위해 충분하지 않다면, 검사 마크들의 더 많은 세트들이 (단계 42로 돌아가) 인쇄되고 그것들의 이미지들을 획득할 수 있을 것이다.
만약 기판이 재사용 가능하다면, 이전에 인쇄된 검사 마크들은 많은 검사 마크들을 증착하기에 앞서 기판으로부터 제거될 수 있다(단계 47). 그렇지 않으면, 추가적인 검사 마크들이 동일한 기판의 다른 부분 상에 또는 다른 기판 상에 인쇄될 수 있다(그리고 단계 47이 수행되지 않는다).
만약 검사 마크들의 충분한 수의 세트들이 이전에 인쇄되고 촬상된다면(그리고 분석된다면), 검사 마크들의 이미지들(또는 그것들의 특징적인 값들)은 비교될 수 있다(단계 48). 예를 들어, 각각의 마크의 특징을 나타내는 특징적인 값들은 각각의 세트들 내에 대응하는 검사 마크들을 위해 특징적인 값의 평균 (또는 다른 일반적인) 값과 비교될 수 있다. 그 대신에 또는 게다가, 오랜 시간 동안 대응하는 검사 마크들의 외관 내의 변화의 전형적인 값(예를 들어 모든 세트들 내에 검사 마크의 특징적인 값의 표준 변화 또는 차이)이 계산될 수 있다.
검사 마크들의 분석이 하나 이상의 마크들의 변화 또는 (표준으로부터 또는 다른 검사 마크들로부터의) 차이의 (예를 들어, 미리 정해진 기준에 따라) 수용 불가능한 정도를 나타낸다면(단계 50), 마크들을 인쇄한 노즐들은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함으로부터 거부된다(단계 52). 예를 들어, 노즐은 변화에 의해 입증된 것과 같이 안정성의 결함에 의해 거부될 수 있다. 노즐은 다른 검사 마크들의 분석으로부터 정의된 표준으로부터, 또는 독립적인 표준들 또는 필요사항들로부터 일관되게 (또는 때때로) 벗어난 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들을 거부할 수 있다. 예를 들어, 검사 마크들은 (예를 들어 중심 라인으로부터 너무 먼 또는 기준 라인에 너무 가깝거나 너무 먼, 너무 무겁거나 너무 가벼운) 미리 정해진 기준과 일관되지 않은 외관 또는 위치를 구비할 수 있다.
하나 이상의 마크들을 위한 변화의 계산된 정도가 수용 가능하다면, 대응하는 노즐들은 선택된 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 조건을 갖출 수 있다(단계 54).
10: 인쇄 헤드 노즐 안정성 평가 시스템
12: 인쇄 헤드
13: 기판 이송 디바이스
14: 노즐
15: 열
16: 촬상 디바이스
17: 라인
18: 기판
20: 제어장치
22: 프로세서
24: 데이터 저장 디바이스
25: 화살표
26: 검사 마크
27: 기준 라인
30: 마크 소거 디바이스
31: 가열 디바이스
32: 와이퍼
34: 와이퍼 포일
35: 코어
36: 포일 분배기
38: 포일 테이크-업
37: 탄력 있는 요소
39: 연마 요소

Claims (20)

  1. 기판의 표면 상에 검사 마크들을 인쇄하기 위해 다수의 노즐들의 각각을 반복되게 작동시키는 단계, 상기 노즐에 의해 인쇄된 검사 마크들 각각은 다른 시간에 인쇄됨;
    상기 각각의 노즐들을 반복되게 작동시키는 단계 동안 적어도 한번, 상기 표면으로부터 검사 마크들의 적어도 일부를 소거하는 단계; 및
    상기 노즐의 수행을 나타내는 특징을 위해 상기 노즐에 의해 인쇄된 상기 검사 마크들을 조사하는 단계;
    를 포함하는 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 수행을 평가하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사 마크들을 조사하는 단계는 각각의 검사 마크들의 이미지를 획득하고 상기 획득된 이미지를 조사하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    평가된 수행이 미리 정해진 기준과 일치한다면 인쇄 적용에서 사용을 위해 선택된 상기 인쇄 헤드의 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 다수의 노즐들 중 하나의 노즐을 수용하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검사 마크들을 소거하는 단계는 상기 표면에 대하여 와이퍼를 문지르는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 표면에 대하여 상기 와이퍼를 문지르는 동안 상기 표면 및 상기 와이퍼 사이에 와이퍼 포일을 삽입하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면을 가열하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 표면은 유리 또는 세라믹을 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특징은 상기 검사 마크의 두께 또는 검사 마크의 위치를 포함하는 방법.
  9. 검사 마크들을 인쇄하기 위해 다수의 노즐들 각각을 반복되게 작동시키는 단계, 상기 노즐에 의해 인쇄된 각각의 검사 마크들은 다른 시간에 인쇄됨;
    상기 노즐의 안정성을 결정하기 위해 상기 노즐에 의해 인쇄된 상기 검사 마크들을 비교하는 단계;
    를 포함하는 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 안정성을 평가하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 검사 마크들을 비교하는 단계는,
    상기 다수의 노즐들 중 하나의 노즐에 의해 인쇄된 상기 각각의 검사 마크들의 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 노즐의 안정성의 결함을 나타내는 검사 마크들 사이의 차이를 탐지하기 위해 상기 이미지들을 비교하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    결정된 안정성이 미리 정해진 기준과 일치한다면 인쇄 적용에서 사용을 위해 선택된 상기 인쇄 헤드의 노즐들의 그룹 내에 포함시키도록 다수의 노즐들 중 하나의 노즐을 수용하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 각각의 노즐들을 반복되게 작동시키는 단계 동안 적어도 한 번 상기 표면으로부터 상기 검사 마크들의 적어도 일부를 소거하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 검사 마크들을 비교하는 단계는 상기 검사 마크들의 위치를 비교하거나 상기 검사 마크들의 두께를 비교하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 다수의 노즐들 각각에 의해 기판 표면 상에 인쇄된 검사 마크들의 이미지들을 획득하기 위한 촬상 디바이스;
    상기 획득된 이미지들의 특징들을 탐지하도록 구성된 프로세서, 상기 특징들은 상기 노즐의 수행을 나타냄; 및
    상기 기판 표면으로부터 상기 검사 마크들을 소거하기 위한 소거 디바이스;
    를 포함하는 인쇄 헤드의 다수의 노즐들의 수행을 평가하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소거 디바이스는 와이퍼가 기판 표면에 대하여 문질러질 때 상기 검사 마크들을 소거하기 위한 와이퍼를 포함하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 와이퍼가 상기 기판 표면에 대하여 문질러질 때 와이퍼 포일이 상기 와이퍼 및 상기 기판 표면 사이에 삽입될 수 있도록 상기 소거 디바이스는 와이퍼 포일을 분배하기 위한 분배기를 포함하는 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 와이퍼 포일은 종이를 포함하는 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 와이퍼는 연마 물질에 의해 적어도 일부 둘러싸이는 탄력 있는 물질을 포함하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연마 물질은 플라스틱 섬유들을 포함하는 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄 헤드, 상기 촬상 디바이스, 및 상기 소거 디바이스 중 하나 이상에 상기 기판 표면을 이송시키기 위한 이송 디바이스를 포함하는 시스템.

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